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1、 机电控制工程基础实验指导书机电控制工程基础实验指导书适用专业: 车辆工程 课程代码: 8801870 总学时: 4 总学分: 编写单位: 交通与汽车工程学院 编 写 人: 审 核 人: 审 批 人: 批准时间: 年 月 日目 录 实验预习 2实验一（实验代码1）典型系统瞬态响应和稳定性 4实验三（实验代码3）系统校正 8主要参考文献 11实 验 预 习 一、 系统软件操作说明1、进入系统本课程采用TDN-AC/ACS实验系统。开启PC微机及实验平台的电源开关，随即进入ACS子目录，键入ACS并回车，屏幕显示如下：图1 集成操作软件引导界面根据你所使用的通讯端口选择键入1或2，便可进入ACS系
2、统集成软件环境。2、示波器界面及操作界面如下图2所示。分为功能键提示栏、波形显示窗口、数据显示窗口和命令/提示栏四个部分。功能键提示栏显示功能键提示，当前可用的功能键用黑色显示。不可用的用灰色显示。数据显示窗口显示两路信号当前的电压值。CH1显示第一路，CH2显示第二路。第一路的电压值及波形用黄色显示，第二路用绿色显示。显示数据乘以0.1即为实际电压值，单位伏特。波形显示窗口显示波形曲线。命令/提示栏接受用户的命令并显示提示信息。图2 示波器功能界面F1_Run: 运行。进入示波器功能后，先要运行程序然后观测波形。此时可将示波器探头接在想要检测的地方，按F1键，观测该处的波形。F2_Stop:
3、 终止程序运行。当程序运行后，可用“F2”终止程序运行。注意：终止程序后波形不会保留。如果需要保留屏幕上的波形，可用“F3_Pause”。F3_Pause: 暂停。在波形显示时可用“F3”保留屏幕上的波形，此时命令/提示栏显示“Pause”，用“”键和“”键可移动游标测量波形数据（游标显示为一条白线）。CH1及CH2数据显示窗会分别显示出游标所在位置两路信号的电压值，同时，波形显示窗会分别显示出游标所在位置两路信号的电压值，同时，波形窗口左下方用黄色显示出游标所在处距窗口最左边的时间值，单位为毫秒。如果希望继续显示波形，可用“F4_Continue”功能键。注意：暂停时程序任在运行。F4_Co
4、ntinue: 继续显示波形。当处于暂停状态时可用“F4”键继续波形的显示。F5_Scale+: 可将波形横向拉开。F6_Scale_: 可将波形横向压缩。F8_Return: 返回，退出示波器功能。注意：程序运行或暂停时都不可用“F8”键返回。只有按下“F2_Stop”后，即没有程序运行时才可返回。二、 系统实验平台说明1、实验中有关注意事项（1）使运放处于工作状态。将信号源单元（U1 SG）的ST端（插针）与5V端（插针）用“短路块”短接，使模拟电路中的场效应管（3DJ6）夹断，这时运放处于工作状态。（2）阶跃信号的产生。电路可采用图3所示电路，它由“单脉冲单元”（U13 SP）及“电位器
5、单元” （U14 P）组成。在（U13 SP）单元中，将H1与+5V插针用“短路块”短接，H2插针用排线接至（U14 P）单元的X插针；在（U14 P）单元中，将Z插针和GND插针用“短路块”短接，最后由插座的Y端输出信号。图3 阶跃信号的产生（3）对于搭接被控对象时，输入和反馈回路中的电阻应尽可能利用实验板上的电位器来实现。（4）实验用的导线，导线头不应拔得太长，以防线线短路。实验一 典型系统的瞬态响应（必做）和稳定性（了解）一、 实验目的和任务 1、 通过模拟实验，定性和定量地分析二阶系统的两个参数T和对二阶系统动态性能的影响。2、 通过模拟实验，定性和定量地分析系统开环增益K对系统稳定性
6、的影响。3、 观测系统处于稳定、临界稳定和不稳定情况下的输出响应的差别。二、 实验内容1、 观察二阶系统的阶跃响应，分析二阶系统的两个参数T和对二阶系统动态性能的影响。2、 观察三阶系统的阶跃响应，分析系统开环增益K对系统稳定性的影响。三、 实验仪器、设备及材料 TDN-AC/ACS教学实验系统、导线四、 实验原理1、典型二阶系统的方块图及传函图1-1图是典型二阶系统原理方块图，其中分别为10、5、2.5、1。R(s)E(s)-C(s)+图11开环传函：，其中开环增益闭环传函：，其中2、 模拟电路图：见图12图123、 典型三阶系统典型三阶系统的方块图见图1-3所示：R(s)E(s)-C(s)
7、图1-3开环传递函数为：,其中 (开环增益)4、 模拟电路图：见图1-4所示：图1-4开环传函为 其中K = 510/R系统的特征方程为由Routh判据，得五、 主要技术重点、难点1、用示波器观察系统阶跃响应C(t)时，超调量p，峰值时间tp和调节时间ts的测量。2、从系统阶跃响应C(t)波形分析系统稳定性六、实验步骤准备：将信号源单元（U1 SG）的插针和5V插针用“短路块”短接。1、 按图12接线，。2、 用示波器观察系统阶跃响应C(t)，测量并记录超调量p，峰值时间tp和调节时间ts，把结果记录在表11中。3、 分别按改变系统开环增益，观察相应的阶跃响应C(t)，测量并记录性能指标p、t
8、p 、ts，绘制出阶跃响应曲线。并将测量值和计算值（实验前必须按公式计算出）进行比较。4、 按图22接线，。5、 观察系统的阶跃响应，并记录波形。6、 减小开环增益（）,观察系统的阶跃响应，记录波形。7、 将记录的波形绘制在表12中，并作出稳定性判定。七、 实验报告要求参数项目RKKl/snl/sC(tp)C()ptpts阶跃响应曲线计算值测量值计算值测量值计算值测量值01100表11 R(K)K输出波形稳定性3042.6100表12八、 实验注意事项1、 作实验前要预习。2、 实验内容较多，作实验时注意抓紧时间。九、 思考题 1、 在实验线路中如何确保系统实现负反馈？如果反馈回路中有偶数个运
9、算放大器，则构成什么反馈？2、 有那些措施能增加系统的稳定度？它们对系统的性能有什么影响？实验二 系统校正一、 实验目的和任务 1、 学会分析校正装置对系统稳定性和暂态指标的影响。2、 学会设计串联校正装置二、 实验内容观察一个二阶系统校正前后的阶跃响应曲线，分析超调量p和调节时间ts的变化情况。三、 实验仪器、设备及材料TDN-AC/ACS教学实验系统、导线四、 实验原理1、 原系统的原理方块图：见图31R(s)E(s)-C(s)+图31由闭环传函要求设计串联校正装置，使系统满足性能指标：。由理论推导得，校正网络得传递函数为：所以校正后的方块图如图32所示：R(s)E(s)-C(s)+图3-
10、22、 原系统及校正后的模拟电路图，见图3-3及图3-4图3-3图3-4五、 主要技术重点、难点 分析校正装置对系统稳定性和暂态指标的影响。 六、 实验步骤1、 测量未校正系统的性能指标。（1）按图3-3接线。（2）加入阶跃电压，观察阶跃响应曲线，并测出超调量p和调节时间ts，将曲线及参数记录下来。2、 测量校正系统的性能指标。（1）按图3-4接线。（2）加入阶跃电压，观察阶跃响应曲线，并测出超调量p和调节时间ts，看是否达到期望值，若未达到，请仔细检查接线（包括阻容值）。3、 将测出的超调量p和调节时间ts填入表3-1中，并绘制出相应的响应曲线。七、 实验报告要求 p（）ts（s）响应曲线校正前校正后表3-1八、 实验注意事项 注意超调量p和调节时间ts的读取九、 思考题 如何测量速度误差？怎样检测静态速度误差系数是否满足希望值？
